CN101144780A - 猪肉新鲜度智能检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猪肉新鲜度智能检测装置，本装置包括气体采集模块(1)、图像采集模块(2)、神经网络模块(3)和PC计算机(4)，它们之间通过导线相连，气体采集模块(1)采集猪肉变质过程中释放的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体；图像采集模块(2)采集猪肉变质过程中特定元素的特征波长下的相对灰度值(H、S、I)特征信息；H、S、I分别为亮度、色度、饱和度；猪肉变质过程中释放出的氨气和硫化氢，以及相对灰度值H、S和I，同时输入神经网络模块(3)，经过多数据融合即得到猪肉新鲜度的等级，并可在PC计算机(4)屏上显示。其优点：可现场快速检测，能够方便、快捷、有效辨识猪肉的新鲜度。

Description

猪肉新鲜度智能检测装置
技术领域
本发明涉及一种利用光学手段测试和气体传感技术，具体讲是利用光电显微测试处理技术和气体检测技术对猪肉新鲜度进行检测，依据国际专利分类法，属于光谱性质中测试材料在特定元素的特征波长下的相对效应所测试的材料性质而改变的系统，即G01N21/31领域。
背景技术
目前，猪肉新鲜度的检测技术有感官检测、理化检验等。感官检测技术对检验人员能力要求较高，必须是经过系统培养和长期实践的人才能胜任。理化检验技术需要一系列设备和装置来完成，过程复杂，检测时间长，设备复杂。因此，迫切需要一种快速、有效、科学的检测技术来对猪肉的新鲜度进行检测。
现有的肉类新鲜度检测的方法，如我国专利申请号：200510059937.7，名称为《一种畜禽肉类新鲜度无损快速检测的方法及装置》，该方法采用3束已知强度的3种波长的光从肉品表面入射肉品内部，在肉品表面上两个不同环形区域内检测肉品中散射出来的不同波长的光强度，用吸收系数与散射系数的乘积平均值表示新鲜程度。该装置包括光电检测单元、中央处理单元、显示单元；其中光电检测单元中的光源顺序地发出3个不同的波长的光，两个光电探测器为以光源为圆心不同中心半径的两个圆环。该装置能够监测畜禽肉类的深层新鲜度，适合现场快速检测。其不足之处是：由于肉类不同的部位其密度不同，同时其腐败的变化程度也不同，因此，采用3束已知强度的3种波长的光从肉品表面入射肉品内部，在肉品表面上两个不同环形区域内检测肉品中散射出来的不同波长的光强度，不能完全准确对肉品新鲜程度进行检测。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有的理化检验技术过程复杂，检测时间长，设备复杂，本发明提出了一种利用气体检测技术、光电显微图像处理和神经网络模式识别多数据融合技术的猪肉新鲜度智能检测装置。
本发明的目的是这样实现的：本发明采用气体传感器阵列测定不同时段猪肉变质过程中释放的氨气和硫化氢，通过CCD摄像头图像采集系统，对不同时段每个窗口猪肉变质过程中的相对灰度值(H、S、I)信息进行特征值提取和分类，通过神经网络进行多数据融合，以总挥发性盐基氮国家标准(TVB-N)值作为目标输出信号，完成所测猪肉新鲜度的模式识别。
本检测装置包括气体采集模块、图像采集模块、神经网络模块，PC计算机，它们之间通过导线相连。气体采集模块采集猪肉变质过程中释放的氨气和硫化氢等气体；图像采集模块采集猪肉变质过程中特定元素的特征波长下的相对灰度值(H、S、I)特征信息。猪肉变质过程中释放出的氨气和硫化氢，以及相对灰度值H、S和I，同时输入神经网络模块，经过多数据融合即得到猪肉新鲜度的等级，并可在检测装置PC计算机屏上显示。气体采集模块由恒温气室、气体采集卡、样本数据库三部分组成；恒温气室控制温度在25℃左右，其中有六个任意排列气体传感器测试时紧贴猪肉。气体采集卡实现气体量转化成电量，并进行滤波处理。气体采集卡获得的数据输入样本数据库，可获得猪肉气体采集检测界面。
图像采集模块由光源、CCD摄像头、图像采集卡、PC计算机四部分组成；光源与恒温气室提供检测猪肉图像的环境；CCD摄像头摄取被检测肉片透射光图像，并由图像采集卡数字化后送入PC计算机；由编制的猪肉图像分析程序提取图像相对灰度值H、S、I。神经网络模块由输入层、隐层、输出层构成。图像采集卡数字化后的图像相对灰度值H、S、I和气体采集卡获得的数据输入样本数据库，提供给神经网络进行多数据融合，最后通过PC机可获得猪肉新鲜度图像采集结果。
本发明的优点和积极效果
由于采用了气体检测技术、光电显微图像处理技术和神经网络模式识别多数据融合技术对不同时段猪肉散发的氨气和硫化氢等气体(味)、相对灰度值(H、S、I)特征信息和以总挥发性盐基氮国家标准(TVB-N)含量进行提取和分类判断，所以能检测猪肉新鲜度，适合现场快速检测，能够方便、快捷、有效辨识猪肉的新鲜度。
附图说明
图1猪肉新鲜度智能检测装置示意图。
图2气体采集模块示意图。
图3图像采集模块示意图。
图4神经网络模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本发明采用气体传感器阵列测定不同时段猪肉变质过程中释放的氨气和硫化氢，通过CCD摄像头图像采集系统，对不同时段每个窗口猪肉变质过程中的相对灰度值(H、S、I)信息进行特征值提取和分类，通过神经网络进行多数据融合，以总挥发性盐基氮国家标准(TVB-N)值作为目标输出信号，完成所测猪肉新鲜度的模式识别。
图1为猪肉新鲜度智能检测装置示意图。从图中可以看出：本检测装置由气体采集模块1、图像采集模块2、神经网络模块3和PC计算机4四部分组成，它们之间通过导线相连。气体采集模块1采集猪肉变质过程中释放的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)等气体；图像采集模块2采集猪肉变质过程中特定元素的特征波长下的相对灰度值(H、S、I)特征信息；H、S、I分别为亮度、色度、饱和度。亮度是指灰度的明暗程度，即黑白对比；色度是指反射的主要波长，它决定人眼所观察到的灰度；饱和度又称为彩度，指色泽的强度。猪肉变质过程中释放出的氨气和硫化氢，以及相对灰度值H、S和I，同时输入神经网络模块3，经过多数据融合即得到猪肉新鲜度的等级，并可在检测装置PC计算机4屏上显示。
图2为气体采集模块示意图。从图中可以看出：气体采集模块1由恒温气室5、气体采集卡6和样本数据库7三部分组成。恒温气室5控制温度在25℃左右，其中有6个气体传感器(三个MQ136氨气和三个MQ137硫化氢)组成，测试时紧贴猪肉任意排列。气体采集卡6实现气体量转化成电量，并进行滤波处理。气体采集卡6获得的数据输入样本数据库7，可获得猪肉气体采集检测界面。
图3为图像采集模块示意图。从图中可以看出：图像采集模块2由光源8、CCD摄像头9、图像采集卡10和PC计算机4四部分组成。光源8与恒温气室5提供检测猪肉图像的环境；CCD摄像头9摄取被检测肉片透射光图像，并由图像采集卡10数字化后送入PC计算机4；由编制的猪肉图像分析程序提取图像相对灰度值H、S、I。
图4为神经网络模块示意图。从图中可以看出：神经网络模块3由输入层11、隐层12、输出层13三部分组成。图像采集卡10数字化后的图像相对灰度值H、S、I和气体采集卡获得的数据输入样本数据库7，提供给神经网络进行多数据融合，最后通过PC计算机机4可获得猪肉新鲜度图像采集结果。
本猪肉新鲜度智能检测装置的工作过程：
从市场上购得猪肉(猪的臀部肌肉)，取一小片，放在恒温气室5(25℃左右)中，接通气室电源，进行氨气(NH3)和硫化氢(H2S)等气体采集，开启图像采集模块2电源，使光源8的入射光透射过恒温气室5中肉片，光源8与恒温气室5提供检测猪肉片图像的环境；CCD摄像头9摄取被检测肉片透射光图像，并由图像采集卡10数字化后送入PC计算机4，由编制的猪肉图像分析程序提取图像相对灰度值H、S、I。经过神经网络模块3进行多数据融合后在PC计算机4输出显示屏上可获的猪肉变质检测图谱。根据freindex的值将肉品的新鲜度分三级：freindex≥0.075mm-2表示一级新鲜度，0.075mm-2>freindex≥0.055mm-2表示次级新鲜度，freindex<0.055mm-2表示变质。

Claims (4)

1.一种猪肉新鲜度智能检测装置，包括PC计算机(4)，其特征在于：本检测装置包括气体采集模块(1)、图像采集模块(2)、神经网络模块(3)，它们之间通过导线相连，气体采集模块(1)采集猪肉变质过程中释放的氨气(NH3)和硫化氢(H2S)气体；图像采集模块(2)采集猪肉变质过程中特定元素的特征波长下的相对灰度值H、S、I特征信息；H、S、I分别为亮度、色度、饱和度；猪肉变质过程中释放出的氨气和硫化氢以及相对灰度值H、S、I，同时输入神经网络模块(3)，经过多数据融合即得到猪肉新鲜度的等级，并可在PC计算机(4)屏上显示。
2.按照权利要求1所述的猪肉新鲜度智能检测装置，其特征在于：所述的气体采集模块(1)包括恒温气室(5)、气体采集卡(6)和样本数据库(7)，恒温气室(5)控制温度在25℃左右，其中有六个任意排列的气体传感器测试时紧贴猪肉，气体采集卡(6)实现气体量转化成电量，并进行滤波处理，气体采集卡(6)获得的数据输入样本数据库(7)，可获得猪肉气体采集检测界面。
3.按照权利要求1所述的猪肉新鲜度智能检测装置，其特征在于：所述的图像采集模块(2)包括光源(8)、CCD摄像头(9)、图像采集卡(10)和PC计算机(4)，光源(8)与恒温气室(5)提供检测猪肉图像的环境；CCD摄像头(9)摄取被检测肉片透射光图像，并由图像采集卡(10)数字化后送入PC计算机(4)；由编制的猪肉图像分析程序提取图像相对灰度值H、S、I。
4.按照权利要求1所述的猪肉新鲜度智能检测装置，其特征在于：所述的神经网络模块(3)包括输入层(11)、隐层(12)、输出层(13)，图像采集卡(10)数字化后的图像相对灰度值H、S、I和气体采集卡(6)获得的数据输入样本数据库(7)，提供给神经网络进行多数据融合，通过PC计算机机(4)可获得猪肉新鲜度图像采集结果。
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